(57)【要約】【課題】  混色性に優れ、色度のばらつきが小さいＬＥＤ素子を提供する。【解決手段】  本発明のＬＥＤ素子は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップからの光によって励起し、ＬＥＤチップからの光と異なる波長の光を発する蛍光物質と、蛍光物質を保持する透光性樹脂とをパッケージ内に備え、ＬＥＤチップは、側面部と天面部とを有し、側面部が、パッケージの開口部に向かって凸状に傾斜する斜面を有することを特徴とする。蛍光物質は、ＬＥＤチップの側面部の全部または一部を覆うように、パッケージの底面上に層状に配置する態様が好ましい。【選択図】        図１
2006245020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップと、
該発光ダイオードチップからの光によって励起し、発光ダイオードチップからの光と異なる波長の光を発する蛍光物質と、
該蛍光物質を保持する透光性樹脂と
をパッケージ内に備える発光ダイオード素子であって、
前記発光ダイオードチップは、側面部と天面部とを有し、前記側面部が、パッケージの開口部に向かって凸状に傾斜する斜面を有することを特徴とする発光ダイオード素子。
【請求項２】
前記蛍光物質は、発光ダイオードチップの側面部の全部または一部を覆うように、パッケージの底面上に層状に配置する請求項１に記載の発光ダイオード素子。
【請求項３】
前記蛍光物質は、発光ダイオードチップの天面部上に配置しないか、または、天面部上に配置するとしても、天面部上に配置する粒子層は、側面部上に配置する粒子層と比較して薄いことを特徴とする請求項１または２に記載の発光ダイオード素子。
【請求項４】
前記蛍光物質は、形状が粒子状であり、外径が中央値の±５０％の範囲内となるように選別している請求項１〜３のいずれかに記載の発光ダイオード素子。
【請求項５】
発光ダイオードチップの前記斜面は、発光ダイオードチップの発光層より、パッケージの開口部側に位置する請求項１〜４のいずれかに記載の発光ダイオード素子。
【請求項６】
前記蛍光物質は、発光ダイオードチップからの光により異なる波長の光を発する２種類以上の蛍光物質からなる請求項１〜５のいずれかに記載の発光ダイオード素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の発光ダイオード素子の製造方法であって、
蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する工程と、
前記パッケージに振動を与えることにより、蛍光物質を有する層をパッケージの底面上に形成する工程と、
前記透光性樹脂を加熱硬化する工程と
を備える発光ダイオード素子の製造方法。
【請求項８】
蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する前記工程は、
透光性樹脂中で蛍光物質を沈殿させる工程と、
沈殿させた前記蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージに注入する工程と、
前記蛍光物質を有しない透光性樹脂をパッケージに注入する工程と
を備える請求項７に記載の発光ダイオード素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイのバックライト、パネルメータ、表示灯などに使用される発光ダイオード素子に関する。特に、白色および中間色の発光ダイオード素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」ともいう。）素子の構造を、図１０に示す。図１０に示すように、ＬＥＤ素子は、ＬＥＤチップ１１と、ＬＥＤチップ１１からの光により励起して別波長の光を発する蛍光物質１８と、透光性樹脂１７とを、パッケージ１４内に備える。ＬＥＤチップ１１は、導電性材料１３を介して、正負一対の電極１５、１６上に設置し、ＬＥＤチップ１１には電流を供給するための配線１２が設けられる。
【０００３】
注入される透光性樹脂１７には、ＬＥＤチップ１１からの光と、蛍光物質１８からの光との混色性を高める目的で、シリカ（ＳｉＯ2）などからなる光拡散剤１９を配合している（特許文献１および特許文献２参照）。また、混色のばらつきを抑えるためには、パッケージ内に封止される蛍光物質の量を均一化し、むらにならないように配置する必要があるため、従来よりインクジェットで蛍光物質層を形成する方法や、スパッタリングによる蒸着で蛍光物質層を形成する方法などが提案されている（特許文献３参照）。しかし、実際にはコスト面および多品種への対応が容易なことから、蛍光物質を含有した透光性樹脂をディスペンス法によりパッケージ内に注入する方法が一般的である。
【０００４】
一般的に使用されるＬＥＤチップは、図９（ａ）に示すように、サファイア基板９９上に、窒化物半導体層９０、９８を形成し、発光層９７は、ＬＥＤチップの厚さ方向から見て、ＬＥＤチップの上部に位置する。また、チップの天面には、正負一対の電極９５、９６を備え、この電極に金属配線を設けて電流を供給する。
【特許文献１】特開２００４−２２１１６３号公報
【特許文献２】特開２００３−１７９２６９号公報
【特許文献３】特開２００３−２５８３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＬＥＤからの光と、蛍光物質からの光を混色させて所望の色を得るＬＥＤ素子においては、いかに均一に混色させるか、また得られた混色光の色度ばらつきをいかにして抑えるかということが重要である。
【０００６】
現在、高輝度の青色ＬＥＤチップと、その光で励起されて黄色の光を発する蛍光物質を組み合わせて、混色により白色系の所望の色を得る発光ダイオード素子が一般的である。使用されるＬＥＤチップは、主にサファイア基板上に窒化物半導体を積層し発光部を構成した直方体形状のものである。図９（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップの天面方向を０°とし、配光角度と放射される光の相対光度との関係を図９（ｃ）に示す。図９（ｃ）から明らかなとおり、ＬＥＤチップの天面方向の放射輝度が最も高く、天面方向から離れるに従い、漸減的に放射輝度が低くなる。
【０００７】
図１０（ａ）に示すＬＥＤ素子と構成が異なる従来のＬＥＤ素子を図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示すＬＥＤ素子は、注入される透光性樹脂１７は、蛍光物質１８の沈降を防ぐ目的で粒状の沈降防止剤１９が含有されている。ＬＥＤ素子における蛍光物質１８の構成としては、図１０（ａ）に示すように蛍光物質１８をパッケージ１４の底に配置するタイプと、図１０（ｂ）に示すように蛍光物質１８を透光性樹脂１７中に分散させて配置するタイプの２種類に大別される。しかし、図９（ｃ）に示すような発光放射特性を持つＬＥＤチップを使用した場合にはつぎのような問題がある。
【０００８】
たとえば、図１０（ａ）に示すように、蛍光物質１８をパッケージ１４の底に配置するタイプの素子においては、良好な混色を得ることが難しい。これは、放射輝度が最も高い天面付近の蛍光物質の分布量が、ＬＥＤチップからの光量に比して相対的に少ないためである。良好な混色を得るためには、蛍光物質の分布量をチップから放射される光量に比例するように配置するのが理想である。しかし、実際には、光量の多いチップ天面付近に重点的に蛍光物質を配置し、光量が少ないパッケージの底面付近には少なく配置するという構成は困難である。このため、結果として、図１０（ａ）に示すようなタイプのＬＥＤ素子では、その発光面を観察すると発光面中央部分はＬＥＤチップからの光が強く、その周りは蛍光による光が強い状態になり、良好な混色を得ることが困難である。
【０００９】
この状態を改善するために、図１０（ａ）に示すように、蛍光物質１８の層の上部の透光性樹脂１７中に光の散乱を目的として、シリカ（ＳｉＯ2）などの粒状光散乱剤１９を配置する方法がある。しかし、光散乱剤は、光を反射すると同時に少なからぬ量の光を吸収するため、全体としてみると、ＬＥＤ素子の光取り出し効率を下げる結果になる。たとえば、一般的な光散乱剤として知られるシリカ（ＳｉＯ2）を使用した場合では、素子の光取り出し効率が１０〜２０％程度低下することが実験的に確認されている。
【００１０】
一般的に使用される希土類元素系の粒状蛍光物質は、透光性樹脂として使用されるエポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂と比べて比重が大きい。そのため、蛍光物質をパッケージの底部に配置する方法としては、蛍光物質を混入した透光性樹脂をパッケージ内に注入し、その後蛍光物質の沈殿を待って透光性樹脂を加熱硬化する方法が用いられる。しかし、注入作業中にも注入容器内で蛍光物質の沈殿が進行するため、均一な量の蛍光物質をパッケージ内に注入することが困難であり、結果として、混色光の色度ばらつきが発生する。また、沈殿した蛍光物質はそのままではパッケージの底面で均一な厚みの層を形成しないため、これも色度ばらつきの原因となる。
【００１１】
つぎに、図１０（ｂ）に示すように、蛍光物質１８を透光性樹脂１７中に分散させて配置するタイプのＬＥＤ素子においては、蛍光物質をパッケージ内に均一に配置することが困難であり、結果として、混色光の色度のばらつきが大きくなる。これは前述の通り比重の違いにより、蛍光物質が透光性樹脂内で沈殿してゆくことに起因し、注入作業中に注入容器内で蛍光物質の沈殿が進行し、均一な濃度でパッケージに注入する作業が困難となる。
【００１２】
また、注入後、加熱硬化の初期段階では、透光性樹脂の粘度が低下するため、蛍光物質の沈殿がさらに促進される。このようにパッケージ内に注入する蛍光物質の濃度を一定に保持することは困難であり、パッケージ内での蛍光物質の配置および分布を一定にすることが難しいため、混色光の色度ばらつきが発生しやすい。これらを改善するために、透光性樹脂中に蛍光物質と共に沈降防止剤を混入し、透光性樹脂の粘度を高めることで、蛍光物質の沈殿を抑える方法もあるが、沈降防止剤も主にシリカ（ＳｉＯ2）などの極微粒子で構成されるため、光が吸収され、ＬＥＤ素子の光取り出し効率が低下するのは、前述の光散乱剤の場合と同様である。
【００１３】
本発明の課題は、混色性に優れ、色度のばらつきが小さいＬＥＤ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のＬＥＤ素子は、ＬＥＤチップと、ＬＥＤチップからの光によって励起し、ＬＥＤチップからの光と異なる波長の光を発する蛍光物質と、蛍光物質を保持する透光性樹脂とをパッケージ内に備え、ＬＥＤチップは、側面部と天面部とを有し、側面部が、パッケージの開口部に向かって凸状に傾斜する斜面を有することを特徴とする。蛍光物質は、ＬＥＤチップの側面部の全部または一部を覆うように、パッケージの底面上に層状に配置する態様が好ましい。
【００１５】
蛍光物質は、ＬＥＤチップの天面部上には配置しないか、または、天面部上に配置するとしても、天面部上に配置する粒子層は、側面部上に配置する粒子層と比較して薄くすることができる。さらに、蛍光物質は、形状が粒子状であり、外径が中央値の±５０％の範囲内となるように選別しているものが好適である。また、ＬＥＤチップの斜面は、ＬＥＤチップの発光層より、パッケージの開口部側に位置する態様が好ましい。蛍光物質は、ＬＥＤチップからの光により異なる波長の光を発する２種類以上の蛍光物質を使用することができる。
【００１６】
本発明の製造方法は、以上のＬＥＤ素子の製造方法であって、蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する工程と、パッケージに振動を与えることにより、蛍光物質を有する層をパッケージの底面上に形成する工程と、透光性樹脂を加熱硬化する工程とを備えることを特徴とする。蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する工程は、透光性樹脂中で蛍光物質を沈殿させる工程と、沈殿させた蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージに注入する工程と、蛍光物質を有しない透光性樹脂をパッケージに注入する工程とを備える態様とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
光取り出し効果を損なうことなく、混色性が良く、混色光の色度のばらつきの小さいＬＥＤ素子を提供することができる。また、光散乱剤および沈降防止剤などを使用しないため、製品のコストが低廉である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（ＬＥＤ素子）
本発明のＬＥＤ素子の典型的な例として、表面実装型発光ダイオード素子の斜視図を図１（ａ）に示す。図１（ｂ）はその断面図である。この素子は、金属板からなる正負一対の電極５、６と、耐熱性樹脂からなるパッケージ４を有する。パッケージ４は、インサート成型により形成することができ、反射カップ形状を呈している。ＬＥＤチップ１は、側面部と天面部を有し、側面部の一部が斜面構造となっている。ＬＥＤチップ１は、パッケージ４内で一方の電極５に導電性材料３を介して電気的に接続し、金属細線２によって他方の電極６に電気的に接続している。
【００１９】
パッケージ４は、透光性樹脂７によって封止され、底面付近には蛍光物質８が略均一な厚さで層状に配置している。蛍光物質８の層は、ＬＥＤチップ１の側面部における斜面の一部または全部を覆うように形成される。図１では、ＬＥＤチップ１の天面に蛍光物質８が薄く配置しているが、天面に蛍光物質が配置していない態様も本発明に含まれる。蛍光物質８の層の上部にある透光性樹脂７には、光の拡散のための光散乱剤および蛍光物質の沈殿の防止を目的とする沈殿防止剤は含まれていないが、微量の蛍光物質または色度調整用の顔料などを含有されることができる。
【００２０】
本発明のＬＥＤ素子の他の典型的な例を図２に示す。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は断面図である。基本的な構造は、図１の例と同じであるが、図２に示す例では、基板実装面に対し側面方向に光を照射するタイプのＬＥＤ素子である。このＬＥＤ素子は、正負一対の電極２５、２６と、パッケージ２４を有する。ＬＥＤチップ２１は、側面部と天面部を有し、側面部の一部が斜面構造となっている。ＬＥＤチップ２１は、電極２５に導電性材料２３を介して接続し、金属細線２２によって電極２６に電気的に接続している。パッケージ２４は、透光性樹脂２７によって封止され、底面付近には蛍光物質２８の層を有し、蛍光物質２８の層は、ＬＥＤチップ２１の側面部における斜面の一部または全部を覆うように形成される。
【００２１】
本発明のＬＥＤ素子において、ＬＥＤチップは、側面部と天面部とを有し、側面部が、パッケージの開口部に向かって凸状に傾斜する斜面を有することを特徴とする。図３に、本発明のＬＥＤ素子に使用されるＬＥＤチップを例示する。図３（ａ）のＬＥＤチップと、図３（ｂ）のＬＥＤチップは、側面部の形状が異なるのみで半導体の層構造は同じである。本チップは、ＳｉＣ基板３９の表面にｎ型窒化物半導体層３０とｐ型窒化物半導体層３８を順に積層した構造であり、天面部には負側電極３５があり、底面部には正側電極３６を備える。また発光層３７は、ｎ型半導体層３０とｐ型半導体層３８の界面にあり、ＬＥＤチップの厚さ方向から見て、底面部側に位置する。
【００２２】
ＬＥＤチップの形状は、図３（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板３９の側面部のすべてが斜面となっている態様のほか、図３（ｂ）に示すように、ＳｉＣ基板３９の側面部の一部が斜面となっている態様のいずれも本発明に含まれる。また、これらの例では、斜面は、発光層３７より、天面部側に位置する。すなわち、斜面は、発光層より、パッケージの開口部側に位置する。斜面形状は、ＬＥＤチップの製造工程において、ウェハよりチップ片を切り出すときに、切断刃の先端形状の角度を調整することにより、任意に調整することができる。
【００２３】
図４（ａ）に示すような斜面構造を有するＬＥＤチップの天面方向を配光角度０°とし、ＬＥＤチップの側面方向を配光角度９０°として、それぞれの配光角度における放射輝度特性を相対光度により図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップの斜め上方向に当たる配光角度４０°付近と、配光角度７０°付近にピークを持ち、これらの方向に放射される光量が大きい。これに対して、図９（ｃ）に示す相対光度と比較すると明らかなように、配光角度０°付近の天面方向に放射される光量は相対的に小さくなる。
【００２４】
ＬＥＤチップにおける側面部が、パッケージの開口部に向かって、すなわち、ＬＥＤチップの天面部に向かって、凸状に傾斜する斜面を有すると、ＬＥＤチップの放射特性は、チップの天面方向への放射光を減少させ、チップの斜め上方向および側面方向への放射光を増加させることができる。この傾向は、側面部の斜面が、ＬＥＤチップの発光層より、パッケージの開口部側に位置している態様において顕著である。
【００２５】
このような放射特性の傾向は、ＬＥＤチップを構成する基板および半導体の材料によらない。たとえば、図９（ａ）に示すようなサファイア基板９９上に、ｎ型窒化物半導体層９８と、ｐ型窒化物半導体層９０を順に積層し、ＬＥＤチップの天面部に負側電極９６と正側電極９５を備える場合においても、天面の２つの電極にバンプを形成し、フリップボンディングにより天地を逆にして実装すれば、発光層９７は、チップの厚さ方向から見て、底面近辺に位置することになるため、発光層９７の上部に位置するサファイア基板層９９の側面を斜面とすることで、本発明と同様の放射特性を得ることができる。
【００２６】
蛍光物質は、ＬＥＤチップの側面部の全部または一部を覆うように形成し、パッケージの底面上に層状に配置する態様が好ましい。蛍光層を、ＬＥＤチップの斜面部を覆うように形成することにより、ＬＥＤチップの斜め上方向および側面方向に放射される光を効率的に蛍光物質層に取り込むことができ、蛍光層内に取り込まれたＬＥＤ光は、蛍光層内で反射を繰り返し、その都度、蛍光物質を励起して、蛍光を発生させることができる。
【００２７】
この様子を図４（ｃ）に示す。図４（ｃ）は、光の動きを模式的に示したものであり、パッケージと配線用の金属細線などは図示していない。図４（ｃ）において、ＬＥＤチップ４１の斜面４９は、蛍光物質４８と、バインダとしての透光性樹脂４７により構成される蛍光層に覆われている。また、発光層４２もチップ底面付近に位置しているため、蛍光層に覆われることになる。そのため、ＬＥＤチップ４１の発光層４２より放射された光のうち、斜め上方および側面方向に放射される光は、その大部分が一旦、蛍光層に取り込まれる。取り込まれた放射光の一部４４は蛍光物質を透過し、一部の放射光４５は蛍光層の中で蛍光物質４８によって乱反射し、その都度、蛍光物質を励起して蛍光による光４６を発生させることができる。
【００２８】
蛍光物質は、ＬＥＤの天面部上には配置しないか、または、天面部上に配置するとしても、天面部上に配置する粒子層は、側面部上に配置する粒子層と比較して薄くすることができる。図４（ｂ）に示すように、本発明のＬＥＤチップの放射輝度特性では、ＬＥＤチップの天面方向へ放射される光は弱く、斜め上方および側面方向へ放射される光は強くなる。そのためＬＥＤチップの天面に配置される蛍光物質が少ないか、または配置されない場合でも、ＬＥＤ素子の発光面を観察した時に、中央にある天面部からのＬＥＤ光が目だたず、蛍光による光との良好な混色を得ることができる。したがって、蛍光層上部の透光性樹脂層に混色の向上を目的として光散乱剤または沈降防止剤を含有させる必要がなく、素子の光取り出し効率を損なうことなく良好な混色性を実現でき、製造コストが低減できる。
【００２９】
蛍光物質は、粒子形状であり、外径が、外径の中央値の±５０％の範囲内であるものが好ましい。本発明では、ＬＥＤチップから放射された光が蛍光層内で反射を繰り返しながら蛍光物質を励起する態様を想定しているため、使用する蛍光物質は粒状のものが望ましい。また、外径の大きいものと小さいものが混ざっていると、図５に示すように、大径の蛍光物質５７で形成される蛍光層の上部の隙間を小径の蛍光物質５８が塞いでしまい、蛍光層からの光取り出し効率が悪くなる。特に、透光樹脂中での蛍光物質の沈殿を利用して蛍光層を形成する場合、小径の蛍光物質は沈降速度が遅くなるため、図５に示すような状態になり易い。そのため、蛍光粒子の外径は、外径の中央値の±５０％の範囲内になるように選別して使用することが好ましく、外形の中央値の±３０％の範囲内になるように選別するとより好ましい。
【００３０】
蛍光層には適度な隙間が空いている態様が望ましく、ＬＥＤチップの厚さが１００μｍ近辺であるときは、蛍光粒子の外径の中央値は３μｍ〜３０μｍ程度が適切である。また、蛍光物質は、粒状であり、劣化が少ないなどの点で、希土類元素系蛍光物質に代表される無機系蛍光物質が好適である。
【００３１】
蛍光物質は、ＬＥＤチップからの光により異なる波長の光を発する２種類以上の蛍光物質とすることができる。たとえば、青色ＬＥＤと、その光によって励起されて黄色の蛍光を発する蛍光物質を組み合わせて、白色光を発するＬＥＤ素子においては、少量の赤色の蛍光を発する蛍光物質を混在させる態様、または、紫外線ＬＥＤと、その光によってそれぞれ赤色、緑色、青色の蛍光を発する３種類の蛍光物質を組み合わせる態様は、演色性の改善に寄与する点で好ましい。このような態様においても、使用する蛍光物質は、粒子状で、その外径は、外径の中央値の±５０％の範囲内であるものが好ましい。
【００３２】
（ＬＥＤ素子の製造方法）
本発明のＬＥＤ素子の製造方法は、前述のＬＥＤ素子の製造方法であって、蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する工程と、パッケージに振動を与えることにより、蛍光物質を有する層をパッケージの底面上に形成する工程と、透光性樹脂を加熱硬化する工程とを備えることを特徴とする。
【００３３】
蛍光物質を有する層をパッケージの底面上に形成する方法としては、蛍光物質を一定の比率で混合した透光性樹脂をパッケージ内に注入し、透光性樹脂を加熱硬化させる前に、蛍光物質を沈殿させる方法がある。この沈殿による方法は、特殊な装置および高価な装置を必要とせず、コストダウンおよび生産ラインの簡素化を図ることができ、多品種少量生産への対応が容易である点で有利である。
【００３４】
パッケージ内で蛍光物質を沈殿させる場合、パッケージの底面が平面でなく凸凹がある場合、そのまま沈殿させると、形成される蛍光物質の層の厚さは一定にならず、面も平らにはならない。したがって、蛍光物質の配置がパッケージ内で一定にならず、ＬＥＤからの光と、蛍光物質からの光との混色性が悪くなり、混色光の色度のばらつきに直接つながる。たとえば、図６（ａ）に、透光性樹脂６７に混合した蛍光物質６８をパッケージ６４内でそのまま沈殿させた様子を示す。沈殿した蛍光物質６８は、ＬＥＤチップ６１、金属細線６２およびパッケージ６４の側壁などの凸凹に沿って積もり、沈殿層の上面は平らにならない。
【００３５】
本発明では、パッケージ内での沈殿に際して、パッケージに外部から振動を与えることで、蛍光層の厚さを均一にすることができ、色度のばらつきを改善することができる。一般的に使用する透光性樹脂は、エポキシ系樹脂またはシリコン系樹脂であり、蛍光物質の方が透光性樹脂より比重が大きいため、パッケージに振動、特に、蛍光層と水平な方向に微振動を与えると、位置的に高い場所にある蛍光物質は転がり落ちて、より低い場所に移動するが、その逆は起こりにくい。この結果、図６（ｂ）に示すような平らな蛍光層を形成することができる。振動の強さおよび振動に必要な時間は、使用する透光性樹脂の粘度と蛍光物質の重量などによって適切に決めることができる。また、振動を与える方法としては、通常の振動機による態様のほか、超音波を利用する方法を選択することができる。
【００３６】
蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージ内に注入する工程は、透光性樹脂中で蛍光物質を沈殿させる工程と、沈殿させた蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージに注入する工程と、蛍光物質を有しない透光性樹脂をパッケージに注入する工程とを備える態様が、混色性を改善し、色度のばらつきを抑える点でより好ましい。
【００３７】
透光性樹脂に粒状の蛍光物質を混入し、パッケージに注入する際、これらの作業中にも注入用容器内で蛍光物質の沈殿が進行する。このため、パッケージに注入する蛍光物質の濃度が変動し、色度のばらつきが発生しやすい。樹脂の注入作業では、一般的に、図７に示すような形状の容器７０が使用される。容器７０の先端には、中空ノズル７８が取り付けられ、容器７０の中には粒状の蛍光物質を含有する透光性樹脂７９を入れる。このような容器７０を用いてパッケージに樹脂の注入を行なう際に、容器７０内の透光性樹脂７９を撹拌しようとしても、容器先端の先細部まで均一に撹拌することは困難であり、撹拌に伴ない透光性樹脂中への気泡の混入、作業時間のロスなども無視できない。このような問題を解決するために、本発明では、あらかじめ注入容器などの中で、透光性樹脂中の蛍光物質を沈殿させ、沈殿させた蛍光物質を有する透光性樹脂をパッケージに注入することにより、注入作業中の蛍光物質の沈殿による濃度のばらつきがなくなり、常に一定量の蛍光物質を注入することが可能となる。
【００３８】
図７に示すように、まず、注入用の容器７０中に蛍光物質を含有する透光性樹脂７９を入れ、注入ノズル７８を下に向け、容器を静置する。容器内では透光性樹脂内で蛍光物質の沈降が進行するが、容器を十分な時間静置すればいずれ沈降は止まり、容器内の樹脂は蛍光物質の濃度は高く、一定である層７６と、ほとんど蛍光物質が含まれない上澄み層７７に分離する。この状態でパッケージへの注入作業を開始すれば、層７６の樹脂を注入している間は、常に蛍光物質の濃度が一定の透光性樹脂を注入することができる。層７６の樹脂を使いきった後は、上澄み層７７は使用せず、あらかじめ静置しておいたつぎの容器に交換することで、作業のロスをなくすことができる。使用する透光性樹脂の粘度または蛍光物質の比重などによって、層７６と層７７の境目が明瞭でない場合もあるが、予め、実験により安定した濃度が得られる層７６の高さを求めておき、実際の生産では、多少の余裕をみながら上澄み層７７を捨てることで対応できる。
【００３９】
また、パッケージに注入される蛍光物質の濃度が、沈殿により一定になるため、容器に入れる前に透光性樹脂と蛍光物質との混合比にばらつきがあっても、パッケージに注入される蛍光物質の濃度に影響を与えないといった利点がある。さらに、注入される透光性樹脂は、非常に高い濃度で蛍光物質を含むため、この樹脂でパッケージを満たすと蛍光物質の量が多くなり過ぎ、所望の色度を得ることができない。そのため、この濃度の高い樹脂はパッケージの底面上に少量注入し、その後、同じ種類の透光性樹脂を追加注入して、透光性樹脂の量を調節することにより、蛍光体の割合を調節して、所望の色度を得ることができる。追加で注入する透光性樹脂には蛍光物質を含有しないものを使用することが望ましい。
【００４０】
最初に注入する蛍光物質を含む透光性樹脂は、蛍光物質の濃度が非常に高いため、樹脂の粘度も高く、パッケージの底面に注入すると、図８（ａ）の形状８８ａのようになり、蛍光物質を含まない透光性樹脂８７を追加注入しても、図８（ｂ）の形状８８ｂのようになり、平坦な層にはならない。しかし、注入後、パッケージに振動を与えることにより、図８（ｃ）の形状８８ｃのように、均一で平坦な層５０を形成することができる。これらの操作は、いずれも色度のばらつきの改善に有効である。
【００４１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
光散乱剤および沈降防止剤などを使用する必要がなく、製品を生産するにあたり、特殊な装置および高価な装置を必要としないため、製品のコストダウンを図ることができ、生産ラインを簡素化することができる。また、多品種少量生産への対応が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明のＬＥＤ素子の構造を示す斜視図と断面図である。
【図２】本発明の他のＬＥＤ素子の構造を示す斜視図と断面図である。
【図３】本発明のＬＥＤ素子におけるＬＥＤチップの形状を示す斜視図である。
【図４】本発明のＬＥＤ素子におけるＬＥＤチップの放射特性を示す図である。
【図５】粒径の異なる蛍光物質が混在する場合の蛍光層の断面図である。
【図６】パッケージ内での蛍光物質の層形成状況を示す模式図である。
【図７】樹脂注入容器の断面図である。
【図８】パッケージ内での蛍光物質の層形成状況を示す模式図である。
【図９】従来のＬＥＤ素子におけるＬＥＤチップとその放射特性を示す図である。
【図１０】従来のＬＥＤ素子の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１、２１、４１  ＬＥＤチップ、４、２４  パッケージ、７、２７  透光性樹脂、８、２８  蛍光物質。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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